'BOB' V2.0: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

นี่เป็นภาคต่อของคำแนะนำ 'หุ่นยนต์หลีกเลี่ยงอุปสรรคที่มีบุคลิกภาพ' ในคำแนะนำนั้น ฉันตัดสินใจเรียกหุ่นยนต์ว่า 'บ๊อบ' BOB มีข้อบกพร่องและข้อเสียค่อนข้างน้อย ดังนั้นฉันจึงได้ปรับปรุง BOB ในสองสามวิธี (เขา? มัน?) ตอนนี้ดีขึ้นแล้ว:

• ความแข็งแกร่ง (ระบบพลังงานที่ดีขึ้น)
• 'วิสัยทัศน์' (เซ็นเซอร์เสริม)
• 'เส้นประสาท' (การเชื่อมต่อมีความปลอดภัยมากขึ้น)
• พลังสมอง (ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่แตกต่างกัน)

ตอนนี้ Bob ใช้ตัวควบคุมการสวิตชิ่งและแบตเตอรี่ RC 9.6V สำหรับการจ่ายไฟ การติดตั้งเซ็นเซอร์ที่ดีขึ้น เซ็นเซอร์ IR GP2D12 เพิ่มเติม เซอร์โวแบบแพนกล้องสำหรับเครื่องวัดระยะแบบอัลตราโซนิก และไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR ATmega168 บนบอร์ดพัฒนา Arduino ฉันชอบสร้างโปรเจ็กต์ด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์มาโดยตลอด และอะไรจะดีไปกว่าการสร้างหุ่นยนต์ด้วยตัวเดียวเพื่อแสดงความสามารถอย่างเต็มที่ของไมโครคอนโทรลเลอร์!

ขั้นตอนที่ 1: รายการชิ้นส่วน

ต่อไปนี้คือรายการของสิ่งที่ BOB ประกอบด้วยและจะหาได้จากที่ใด:เซอร์โว:

• 1x Futaba S3003 (Hobby Servo) - Hobbytown USA, Futaba.com
• 2x เซอร์โวแบบหมุนต่อเนื่อง Parallax - Parallax.com, Acroname.com

การสร้างต้นแบบฮาร์ดแวร์/สายเคเบิล:

• 1x 3-Wire Sensor Cable - ตัวแทนจำหน่ายชิ้นส่วนหุ่นยนต์ออนไลน์ใดๆ ฉันได้รับของฉันจาก Trossenrobotics.com
• 4x 'แจ็คแบบอนาล็อกสำหรับติดตั้งบนบอร์ด' - ฉันได้รับเหล่านี้ ที่นี่. ฉันคิดว่าคุณสามารถหาได้จาก Digikey
• เขียงหั่นขนม - Radioshack
• ลวดขนาดต่างๆ (สำหรับต่อบนเขียงหั่นขนม) ฉันใช้เขียงหั่นขนมเพราะฉันเกลียดการบัดกรี เขียงหั่นขนมใช้สำหรับทำการเชื่อมต่อทั้งหมดระหว่างเซ็นเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์
• Male Headers - ฉันได้รับบางอย่างจาก sparkfun ที่นี่

เซนเซอร์:

• 3x Sharp GP2D12 IR Sensors (พร้อมสาย 3 เส้น) - Acroname, Trossen Robotics (นั่นคือสิ่งที่ฉันได้มา), Devantech
• 'Ping)))' Ultrasonic Rangefinder - Parallax.com ฉันคิดว่าฉันเคยเห็นมันที่อื่นทางออนไลน์…

พลัง:

• แบตเตอรี่ Ni-Cd แบบชาร์จได้ 9.6V (หรือชุดแบตเตอรี่เซลล์ 8-AA อื่น ๆ / แบตเตอรีแบบชาร์จไฟได้ที่อยู่เหนือ 9V) - ฉันมีแบตเตอรี่นี้เมื่อนานมาแล้วเมื่อเคยใช้กับรถแข่ง RC คุณสามารถหาร้านขายงานอดิเรกเหล่านี้ได้
• 5V 1A Switching Voltage Regulator - Dimension Engineering.com หรือ Trossen Robotics (ที่ฉันได้รับ)
• ขั้วต่อที่เหมาะสมเพื่อให้พอดีกับแบตเตอรี่ที่คุณใช้ (สำหรับทำการเชื่อมต่อระหว่างแบตเตอรี่กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์)

คอมพิวเตอร์:

ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino (Arduino Diecimila ฉันรู้ว่าภาพแสดง NG นั่นเป็นอุบัติเหตุ ฉันตั้งใจจะอัปโหลดรูปของ Diecimila ฉันใช้ Diecimila แต่คุณไม่จำเป็นต้องมี Arduino รุ่นล่าสุดสำหรับหุ่นยนต์นี้.)

แชสซี:

แชสซีที่ฉันใช้คืออันที่ฉันได้รับจากชุดคิทจาก Parallax ที่เรียกว่า 'BOE-Bot Kit' คุณสามารถใช้ลูกแก้ว แผ่นพลาสติกที่มีขนาดเหมาะสม โครงเครื่องสำเร็จรูปจากผู้ค้าปลีกออนไลน์ หรือแม้แต่ท่อนไม้

การจัดการสายเคเบิล:

เคเบิ้ลไทร์ - (สิ่งของพลาสติกสีขาวที่คุณพบในบรรจุภัณฑ์สำหรับยึดสิ่งของเข้าด้วยกัน) คุณสามารถหาซื้อได้ที่โฮมดีโป โลว์ส หรือตามร้านฮาร์ดแวร์ทั่วไป

อื่น:

• 1x Piezo Speaker/Element - ฉันใช้สิ่งนี้เป็นตัวบ่งชี้ Arduino ส่งเสียงบี๊บเมื่อโปรแกรมเริ่มทำงาน
• 1x LED
• ตัวต้านทาน 1x200ohm (สำหรับ LED)

ขั้นตอนที่ 2: การเริ่มการประกอบ - การติดตั้ง Sharp IR Sensor Bracket

มีร่องบางๆ ที่เรียงตามรูและร่องบนตัวเครื่อง ยึดฐานยึดเซ็นเซอร์ด้วยสกรูและน็อตสองตัวที่ด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 3: ติดตั้ง Pan Servo และ Ultrasonic Rangefinder

เซอร์โวการแพนกล้องทำหน้าที่แพน Ping))) ในแนวนอนสำหรับการตรวจจับวัตถุที่หลากหลาย ตลอดจนการวัดระยะทางที่มุมต่างๆ เพื่อกำหนดเส้นทางการเดินทางที่ชัดเจนที่สุด ฉันใช้ข้อขัดแย้งบางอย่างในการติดตั้งเซอร์โวและสกรูบางตัวที่ฉันมี ขนาดที่คุณต้องการใช้สำหรับฮาร์ดแวร์นี้มีขนาดเล็กมาก ฉันไม่สามารถหาสกรูของ 'เธรด' ที่เหมาะสมได้ทุกที่ยกเว้นทางออนไลน์ ฉันได้รับฮาร์ดแวร์นี้จาก Sparkfun Electronics หรือ Parallax (ทั้งแบบออนไลน์) ผู้ค้าปลีกทั้งสองรายมีสกรูและสแตนออฟขนาดเดียวกันทั้งหมด ตอนนี้สำหรับเรนจ์ไฟอัลตราโซนิก ฉันทำขายึดสำหรับ Ping เอง))) เรนเจอร์อัลตราโซนิกเพราะฉันไม่ต้องการจ่ายเงินเพิ่มออนไลน์ ฉันใช้ลูกแก้ว ขอบตรง (ใบมีดโกน) และตัวหนีบ c เพื่อแยกพลาสติกออกจากกัน สิ่งที่คุณต้องทำเพื่อให้เมาท์นี้คือการวัดเรนจ์ไฟแบบอัลตราโซนิก ตัดลูกแก้วที่เหมือนกันสองชิ้นที่ใหญ่กว่าขนาดของเรนเจอร์อัลตราโซนิกออกสองสามมม. เจาะรูตามความจำเป็น และกาวให้เป็นมุมฉากตามที่แสดง สุดท้าย ให้เจาะรูเล็กๆ ที่ใหญ่กว่าสกรูที่ติดมากับหัวเซอร์โวเพียงเล็กน้อย สอดสกรู แล้วต่อส่วนประกอบทั้งหมดเข้ากับเซอร์โว ฉันอาจจะเก่งเรื่องการเขียนโปรแกรมและความคิดสร้างสรรค์ แต่การตัดเฉือนฮาร์ดแวร์สำหรับหุ่นยนต์ทำเองที่บ้านไม่ใช่จุดสูงของฉันอย่างแน่นอน แล้วมันหมายความว่าอย่างไร? ถ้าฉันทำได้ คุณทำได้แน่นอน!หมายเหตุเกี่ยวกับเซอร์โว:คุณไม่จำเป็นต้องซื้อ Futaba S3003 โดยเฉพาะเหมือนที่ฉันเคยใช้ คุณสามารถใช้เซอร์โวใดก็ได้ที่คุณต้องการ ตราบใดที่มันมีระดับการเคลื่อนไหวที่กว้าง ที่สำคัญสำหรับโครงการนี้! ฉันคิดว่า Futaba servo ที่ฉันใช้มีการเคลื่อนไหวประมาณ 180 องศา เมื่อฉันไปค้นหาเซอร์โวเพื่อใช้เป็นเซอร์โวแบบแพนกล้องสำหรับ BOB ฉันมองหาเซอร์โวที่ถูกที่สุดที่ฉันหาได้ และอันที่ฉันใช้อยู่ก็ทำงานได้ดี หากคุณมีเซอร์โวเซอร์โวแบบมาตรฐานที่มีการเคลื่อนไหวประมาณ 180 องศา คุณก็พร้อมสำหรับส่วนนี้แล้ว แต่คุณอาจต้องปรับค่า PWM ในซอร์สโค้ดเพื่อให้พอดีกับเซอร์โวของคุณ เพราะถ้าคุณไม่ ไม่ คุณอาจสร้างความเสียหายต่อเซอร์โว ฉันเคยทำลายเซอร์โวโดยไม่ได้ตั้งใจแบบนั้นมาก่อน ดังนั้นโปรดใช้ความระมัดระวังเมื่อใช้เซอร์โวตัวใหม่ ค้นหา 'ขีดจำกัด' ของค่า PWM ไม่เช่นนั้นจะพยายามเลี้ยวให้ไกลเกินกว่าที่ร่างกายจะทำได้ (เซอร์โวนั้น 'โง่') และมันจะทำลายเกียร์ภายใน (เว้นแต่คุณจะซื้อเกียร์โลหะที่ดีจริงๆ)

ขั้นตอนที่ 4: เพิ่ม BOB's Brain (Arduino) และสร้างการเชื่อมต่อ

เพื่อ 'สมอง' ที่เร็วขึ้น ฉันตัดสินใจใช้ Arduino (ATmega168) ซึ่งแม้จะทำงานเพียง 16Mhz (เทียบกับ 20Mhz ของ BS2) ก็เร็วกว่า BS2 มาก เพราะไม่มีล่ามที่เกี่ยวข้องกับ BASIC Stamps ใช้. แม้ว่า BASIC Stamps นั้นยอดเยี่ยมสำหรับโปรเจ็กต์ธรรมดาๆ และใช้งานง่าย แต่ก็ไม่ได้ทรงพลังขนาดนั้น และไม่เหมาะกับการเรียกเก็บเงิน (เนื่องจากฉันค้นพบวิธีที่ยากกับ 'BOB V1.0') ที่ไหนสักแห่งบน 'เน็ต ฉันเห็นทางเลือกราคาถูกแทน 'Arduino Proto Shield'; สิ่งที่คุณต้องทำคือหาเขียงหั่นขนมเรดิโอแช็คสีเหลืองมาอันหนึ่ง แล้วรัดมันไว้ที่ด้านหลังของอาร์ดิโนด้วยหนังยาง! คุณสามารถนำหมุดที่จำเป็นมาไว้บนเขียงหั่นขนมโดยใช้สายสั้น ฉันจะโพสต์แผนผัง แต่ไม่มีวงจรที่คุณต้องการสร้าง เพียงแค่การเชื่อมต่อสัญญาณ vcc และ gnd การเชื่อมต่อคือ:

• พิน (อนาล็อก) 0: ซ้าย GP2D12
• พิน (อนาล็อก) 1: ศูนย์ GP2D12
• พิน (อนาล็อก) 2: ขวา GP2D12
• พิน 5: แพนเซอร์โว
• พิน 6: เซอร์โวไดรฟ์ซ้าย
• Pin 7: เครื่องวัดระยะด้วยคลื่นเสียง ('Ping)))')
• พิน 9: เซอร์โวไดรฟ์ขวา
• พิน 11: ลำโพง Piezo

ฉันไม่ได้ใช้ตัวเก็บประจุตัวกรองพิเศษใดๆ เพราะมีตัวควบคุมการสลับ 5V ในตัว ส่วนประกอบดิบเพียงอย่างเดียวที่คุณต้องใช้คือตัวต้านทาน 220 โอห์มสำหรับ LED ที่ต่อกับ VCC (+) เป็นไฟแสดงสถานะพลังงาน

ขั้นตอนที่ 5: เปลี่ยนฮาร์ดแวร์ให้เป็นหุ่นยนต์ที่ใช้งานได้

นี่คือรหัสสำหรับ BOB มีความคิดเห็นมากมายเพื่อช่วยให้เข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้น นอกจากนี้ยังมีโค้ด 'ใส่ความคิดเห็น' ที่ไม่ได้ใช้หรือใช้เพื่อแก้ไขจุดบกพร่อง ส่วนรหัสที่จัดการการอ่านเรนจ์ไฟอัลตราโซนิกถูกสร้างขึ้นโดยผู้เขียนคนอื่น ฉันได้รับมันจากเว็บไซต์ Arduino เครดิตในส่วนนั้นไปที่ผู้เขียนคนนั้น *สำคัญ*: ฉันพบว่าเพื่อที่จะดูรหัส คุณต้องเปิดมันในโปรแกรมประมวลผลคำ (Microsoft Word, Notepad, Wordpad, OpenOffice เป็นต้น) ด้วยเหตุผลบางอย่าง ค่าเริ่มต้นจะเป็น 'ไฟล์ Windows Media TMP'

ขั้นตอนที่ 6: บันทึกย่อสุดท้าย

ฉันจะขยายขีดความสามารถของ BOB - ฉันหวังว่าจะเพิ่มเซ็นเซอร์เสียง เซ็นเซอร์วัดแสง เซ็นเซอร์ PIR สำหรับตรวจจับผู้คน และอาจรวมถึงเซ็นเซอร์อื่นๆ อีกในเร็วๆ นี้ ปัจจุบัน BOB ก็แค่หลบสิ่งกีดขวาง เซ็นเซอร์อินฟราเรด 3 ตัวใช้สำหรับตรวจจับวัตถุในขณะที่หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปข้างหน้า และเรนเจอร์แบบอัลตราโซนิกอยู่ที่นั่นเพื่อ: A) เมื่อหุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปข้างหน้า ตรวจจับวัตถุในจุดบอดของเซ็นเซอร์ IR และ B) เมื่อ BOB ตรวจพบวัตถุมากเกินไป ภายในเวลาที่กำหนด เขาจะ 'ค้นหา' สำหรับเส้นทางการเดินทางที่ชัดเจน แพนเซอร์โวและตรวจสอบมุมต่างๆ สำหรับเส้นทางที่ชัดเจนยิ่งขึ้น ฉันคิดว่า BOB จะใช้เวลาประมาณ 1 ชั่วโมง 20 นาทีในการชาร์จเต็มด้วยตัวควบคุมแรงดันไฟแบบสวิตชิ่งและแบตเตอรี่ 9.6V นอกจากนี้ ฉันรู้วิธีที่เขียงหั่นขนมและ Arduino นั่งอยู่บนแชสซีนั้นค่อนข้างล่อแหลมเล็กน้อย แต่มันยังคงอยู่กับแถบยาง ฉันจะหาวิธีที่จะแนบมันกับฮาร์ดแวร์บางตัวในเร็วๆ นี้ และทำให้มันดูขัดเกลามากขึ้น ฉันจะเพิ่มคำแนะนำนี้ในอนาคต … ด้านล่างเป็นวิดีโอของการดำเนินการ! ฉันได้รวมคู่มือสำหรับเซ็นเซอร์ไว้ด้วยเช่นเดียวกับในคำสั่ง BOB 1.0 ("หุ่นยนต์หลีกเลี่ยงอุปสรรคที่มีบุคลิกภาพ") ตัว 'DE-……' สำหรับตัวควบคุมการสลับ